(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を発生させるフィラメント（３）を支持するフィラメントサポートであって、耐熱性を有する高融点金属製の板状のブラッケト（２）の基端側に支持部材（１）に固定するためのアーム（５）、（５）を設け、同ブラケット（２）の先端側にフィラメント（３）を通すガイド孔（４）を設け、このブラケット（２）の幅方向が縦になるようそのアーム（５）、（５）を支持部材（１）に固定すると共に、同ブラケット（２）の前記ガイド孔（４）にフィラメント（３）を通したことを特徴とする熱電子放出用フィラメントサポート。
【請求項２】
ブラケット（２）の基端の上下の位置から延びた少なくとも２本のアーム（５）、（５）を設け、これらアーム（５）、（５）を支持部材（１）の上下に設けた取付孔（６）、（６）に差し込んで固定したことを特徴とする請求項１に記載の熱電子放出用フィラメントサポート。
【請求項３】
ブラケット（２）は、１本の高融点金属製の板材の基端側から延びたアーム（５）、（５）の基部に挿通孔（９）が設けられ、支持部材（１）と、その取付孔（６）、（６）に差し込んで固定したブラケット（２）のアーム（５）、（５）とが挿通孔（９）に通して巻回した巻付部材（７）により保持されていることを特徴とする請求項２に記載の熱電子放出用フィラメントサポート。
【請求項４】
ブラケット（２）の基端側が一体のアーム（５）となっており、このアーム（５）を支持部材（１）の上端に設けたスリット（１４）に差し込んで固定したことを特徴とする請求項１に記載の熱電子放出用フィラメントサポート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、蒸発皿から金属微粒子を蒸発させる加熱装置において、加速した電子を加熱プレートに衝突させて加熱プレートを発熱させるため、熱電子を発生させるフィラメントを支持するサポートに関する。より具体的にはフィラメントを加熱プレートの背面に対向して支持するフィラメントサポートに関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱プレート上に蒸発皿を載せ、この蒸発皿を２０００℃程度に加熱することによって、この蒸発皿に少しずつ垂らした金属微粉を速やかに蒸発させることができる加熱手段として、例えば特開  『特開２００７−８４８４９』号公報（下記特許文献７）に記載されたようなＢＢＰヒータ（Back Bombardment Pedestal Heater：背面電子衝撃加熱ヒータ）が使用されている。これは加速した電子を加熱プレートにその背後から衝突させて加熱プレートを発熱させる形式の加熱装置である。この電子衝撃加熱装置では、通電によりフィラメントから放出された熱電子を高電圧で加速し、加熱プレートの背後に衝突させて、加熱プレートを発熱させる。そしてこの加熱プレートの上に載せた蒸発皿等の板状の加熱物を加熱し、蒸発皿に少しずつ垂らした金属微粉を速やかに蒸発させる。
【０００３】
図８は、電子衝撃加熱装置の従来例を示す図である。図８では図示して無いが、ステージ部３６の上の部分は真空容器の中にあり、加熱プレート３２の部分は真空雰囲気におかれる。ステージ部３６の壁には、冷却液通路３７が形成され、この冷却液通路３７に水等の冷却液を通すことにより、ステージ部３６が冷却される。
【０００４】
このステージ部３６の上には、耐食性に優れたPBN（パイロリティック・ボロン・ナイトライド）等からできた蒸発皿等の薄形板状の加熱物を載せる平坦な加熱プレート３２を有する耐熱性の加熱物支持部材３１が形成されている。この加熱物支持部材３１の内部はその外側の空間と気密に仕切られている。より具体的には、加熱物支持部材３１は、上面側が加熱プレート３２により閉じられ、下面側が開口した円筒形状を有している。加熱物支持部材３１の下端部はフランジ状になっており、この下端部がステージ部３６の上面に当てられて固定されると共に、真空シール材３８により気密にシールされている。
【０００５】
ステージ部３６には、排気通路３４が形成され、この排気通路３４に接続された真空ポンプ３５により、加熱物支持部材３１の内部の空間が排気され、真空にされる。
さらに、この加熱物支持部材３１の内部には、フィラメント３９が設置されている。図８では、フィラメント３９はシンボル図形として示しされており、実際の形を表していない。このフィラメント３９は、加熱物支持部材３１の加熱プレート３２の背後に設けられると共に、フィラメント加熱電源４０が電気的に接続されている。さらに、このフィラメント３９と加熱プレート３２との間には、加熱物支持部材３１を介して電子加速電源４１により加速電圧が印加される。なお加熱プレート３２は接地され、フィラメント３９に対して正電位に保持される。図示はしていないが、さらにフィラメント３９とリフレクタ４６は、フィラメント３９と同電位で、負に帯電している。
【０００６】
このような電子衝撃加熱装置では、フィラメント３９と加熱プレート３２との間に電子加速電源４１により一定の高電圧の加速電圧を印加すると共に、フィラメント加熱電源４０によりフィラメント３９に通電すると、フィラメント３９から熱電子が放出され、リフレクタ４６側に向かった負である熱電子も負に帯電したリフレクタ４６によって電気的に反射される。よってほとんどの熱電子が前記加速電圧により加速されて加熱プレート３２の下面に衝突する。このため、電子衝撃により加熱プレート３２が加熱される。加熱プレート３２の温度は熱電対４２により温度測定器４４で測定され、その温度がフィラメント加熱電源４０を制御する制御器４７により制御される。加熱プレート３２に生じる熱は、リフレクタ３３、４６により反射され、出来る限り熱が不要な個所に拡散しないように成っている。
【０００７】
このようなフィラメントのサポートは、支持部材の有無に係わらず高融点金属製の線材を環状に曲げてガイドを形成し、その環状のガイドの中にフィラメント線を通すのが一般的である。このフィラメントサポートの要点は、第一に、フィラメントの温度の変化により起こる熱膨張でフィラメントに熱応力が生じないように自由に伸縮出来る構造としながら、フィラメントとしての所要の位置関係を保持する点である。第二に、フィラメントが２０００℃程度の高温になるので、そのブラケットも、強度低下が生じやすい溶接構造をとらず、針金細工とも言うべき線材の曲げ加工のみでガイドを形成する点である。
【０００８】
ＢＢＰヒータ用のフィラメントは、一般の電子銃、例えば電子顕微鏡用の電子銃と違って、２０００℃程度の高温に加熱される加熱プレートの至近位置に配置されるため、２０００℃以上の高温に曝される。フィラメントは直径φ０．５前後と細いため、自重はそれほど大きくないが、高温領域で荷重がかかると徐々に延びていくクリープ現象が起こり、自重、振動、熱応力等によって次第に撓み、垂れ下がって曲がってしまう。
【０００９】
このような電子衝撃加熱装置におけるフィラメントのサポートの従来例を図７に示している。フィラメント２３には、高融点の金属線が使用され、例えばタングステンフィラメントが使用される。このフィラメント２３を支持する構造は、支持部材２１の上下に取付孔２６、２６を開け、この取付孔２６、２６に高融点金属製の線材からなるブラケット２２のアーム２５、２５の基端部を貫通して固定し、さらに支持部材２１からその側方に延びたブラケット２２のアーム２５、２５の先端には、環状のガイド２４が形成されている。そして、このガイド２４の中に前記フィラメント線２３を通している。
【００１０】
図７（ａ）に示した従来のフィラメント２３のサポートでは、ブラケット２２となる高融点材料からなる線材の中間部をコイル状に曲げて環状のガイド２４を形成し、このガイド２４を形成するコイル状のガイド２４から２本のアーム２５、２５をほぼ平行に延設し、ブラケット２２を形成している。さらにこのブラケット２２の２本のアーム２５、２５の両端部を支持部材２１の上下に設けた複数の取付孔２６、２６にそれぞれ通し、支持部材２１の背後で上側の取付孔２６に通したアーム２５の先端部分を下側に、下側の取付孔２６に通したアーム２５の先端部分を上側に折り曲げ、支持部材２１の背後に縦に添わせている。さらに、この支持部材２１の背後に添わせたアーム２５、２５の先端部分を含めて支持部材２１を巻くように帯状の巻付部材２７を巻き、これを部分的に溶接２８することにより、アーム２５、２５の端部を支持部材２１に固定している。
【００１１】
また、図７（ｂ）に示したフィラメント２３のサポートは、ブラケット２２となる高融点材料からなる線材の端部をコイル状に曲げて環状のガイド２４を形成し、このガイド２４を形成するコイル状のガイド２４から１本のアーム２５を延設することでブラケット２２を形成している。ブラケット２２の１本のアーム２５の先端部を支持部材２１に設けた上と下の取付孔２６、２６に順次通して折り曲げ、下側の取付孔２６から引き出したアーム２５の先端部分を支持部材２１に沿って上側に折り返し、アーム２５を支持部材２１に固定している。
【００１２】
何れの例でも、ブラケット２２は一本の線材により形成されており、その線材の一部が２重巻き程度のコイル状のガイド２４となっている。この図７（ａ）、（ｂ）に示したフィラメントのサポートのように、１本または２本のアーム２５、２５とその先端に設けた環状のガイド２４によってフィラメント２３を支持する構造であるため、図８に示す加熱プレート３２の温度が２０００℃と高温になると、フィラメント２３だけでなく、そのブラケット２２も２０００℃の高温となり、前述したクリープ現象によりブラケット２２のアーム２５が撓み、その先端のガイド２４が次第に下がってしまう。
【００１３】
ＢＢＰヒータのフィラメント３９の加熱プレート３２に対する位置関係は、加熱プレート３２の温度分布や耐電圧に影響を与えてしまうので、図７（ａ）、（ｂ）に示したガイド２４は常に所要の位置を保ち、フィラメント２３をその環状のガイド２４の中だけで熱膨張により若干の移動がある程度に支持することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２０７４４７号公報
【特許文献２】特開２００５−０５６９６４号公報
【特許文献３】特開２０００−２６６９００号公報
【特許文献４】特開２０００−１３３１７９号公報
【特許文献５】特開２０００−０６６０００号公報
【特許文献６】特開平０７−１５３３６８号公報
【特許文献７】特開２００７−０８４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、高温下で使用される前記のようなＢＢＰヒータ用の従来の熱電子放出用フィラメントサポートにおける課題に鑑み、フィラメントを支持するブラケットのアームが高温下のクリープ現象により撓み、その先端のガイドが下がってしまわない熱電子放出用フィラメントサポートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では、前記の目的を達成するため、ブラケット２として耐熱性を有する高融点金属製の板状のものを使用し、その基端から延びたアーム５を支持部材１に固定し、その先端側に設けたガイド孔４にフィラメント３を通し、これによりブラケット２の上下方向の剛性の強化を図った。
【００１７】
すなわち、本発明による熱電子放出用フィラメントサポートは、耐熱性を有する高融点金属製の板状のブラッケト２の基端側に支持部材１に固定するためのアーム５、５を設け、同ブラケット２の先端側にフィラメント３を通すガイド孔４を設け、このブラケット２の幅方向が縦になるようそのアーム５を支持部材１に固定すると共に、同ブラケット２の前記ガイド孔４にフィラメント３を通したものである。
【００１８】
具体的には、ブラケット２の基端の上下の位置から延びた少なくとも２本のアーム５、５を設け、これらアーム５、５を支持部材１の上下に設けた取付孔６、６に差し込んで固定する。さらにブラケット２は、１本の高融点金属製の板材の基端側から延びたアーム５、５の基部に挿通孔９が設けられ、支持部材１と、その取付孔６、６に差し込んで固定したブラケット２のアーム５、５とが挿通孔９に通して巻回した巻付部材７により保持されているものである。
或いは他の形態として、ブラケット２の基端側が一体のアーム５となっており、このアーム５を支持部材１の上端に設けたスリット１４に差し込んで固定する。
【００１９】
このような本発明による熱電子放出用フィラメントサポートでは、ブラケット２が高融点金属製の板状のものとし、その基端から延びたアーム５を支持部材１に固定し、板状のブラケット２の幅方向が縦になるようを支持部材１に取り付けている。このため、ブラケット２の上下方向の剛性が大きくなり、ブラッケト２が上下に撓みにくくなる。これにより、高温下でもクリープ現象によるブラケット２の撓みが無くなり、その先端のガイド４の位置が下がらない。すなわちフィラメント３を一定の高さに支持することが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した通り、本発明による熱電子放出用フィラメントサポートでは、ブラケット２の上下方向の剛性が高くなるため、高温下でのクリープ現象によるブラケット２の撓みが起こりにくくなる。これにより、高温下でガイド４が下がらず、それに通したフィラメント３を一定の高さに支持することが出来る。よって、加熱プレートの温度分布や耐電圧に影響を与える影響を最小限に抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの一実施例を示すブラケットを支持部材に取り付ける前の分解斜視図である。
【図２】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの一実施例を示すブラケットを支持部材に取り付けた状態の斜視図である。
【図３】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの他の実施例を示すブラケットを支持部材に取り付ける前の分解斜視図である。
【図４】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの他の実施例を示すブラケットを支持部材に取り付けた状態の斜視図である。
【図５】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの他の実施例を示すブラケットを支持部材に取り付ける前の分解斜視図である。
【図６】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの他の実施例を示すブラケットを支持部材に取り付けた状態の斜視図である。
【図７】電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの２つの従来例を示すもので、フィラメントを支持する単一の支持部材とブラケットを備える部分の要部斜視図である。
【図８】前記のフィラメントのサポートが適用される電子衝撃加熱装置の例を示す概略縦断側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明では、高融点金属製の板状のブラケット２を使用し、このブラケット２の幅方向が縦になるようその先端から延びたアーム５を支持部材１に固定することにより、ブラケット２の上下方向の剛性の強化を図り、これにより高温下でもクリープ現象によりフィラメント３を通したブラケット２が撓まないようにした。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。
【００２３】
電子衝撃加熱装置用のフィラメントのサポートの実施例を図１と図２に示している。図１はフィラメント３を支持する支持部材１にブラケット２を取り付ける前の分解した要部斜視図であり、図２は、支持部材１にブラケット２を取り付けた状態の要部斜視図である。
【００２４】
フィラメント３には、高融点の金属線が使用され、例えばタングステンフィラメントが使用される。このフィラメント３を支持するサポートは、フィラメント３を通して支持するブラケット２とそれを支持する柱状の支持部材１とからなる。支持部材１の上下に取付孔６、６を開け、板状のブラケット２の基端から突出した２本のアーム５、５を前記取付孔６、６に差し込み、さらに取付孔６、６から突出したアーム５、５の先端を支持部材１に添って上下に折り曲げ、当該支持部材１に固定している。これにより、板状のブラケット２の幅方向が縦になるよう支持部材１に固定される。さらにブラケット２の先端側に円形開口状のガイド４が設けられており、このガイド４の中にフィラメント線３を通す。支持部材１や板状のブラケット２には、タングステンより加工性が良く耐熱性を有する高融点金属が使用され、例えばタンタルやモリブデン等が使用される。
【００２５】
図１に示したフィラメントのサポートでは、ブラケット２となる高融点材料からなる板材の先端部を円形状に穿孔してガイド４を設け、このガイド４と反対側の端部から２本のアーム５、５を延設し、ブラケット２を形成している。さらにこのブラケット２のアーム５、５の取付基部には、矩形の窓状に穿孔することで挿通孔９が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、ブラケット２のアーム５、５の先端を支持部材１の上下に設けた複数の取付孔６、６にそれぞれ差し込み、さらに取付孔６、６から支持部材１の背後に突出したアーム５、５の先端を支持部材１に添って上下に折り曲げ、アーム５、５の先端が支持部材１の背後で互いに向き合うように添わせている。すなわち、支持部材１の上側の取付孔６、６から突出したアーム５の先端部を下側に、支持部材１の下側の取付孔６から突出したアーム５の先端部を上側にそれぞれ折り曲げ、支持部材１の背後に縦に添わせている。さらに、前記ブラッケト２の挿通孔９を通した帯状の巻付部材７を、支持部材１とその背後に添わせたアーム５、５の先端部とを巻き込むように巻回する。図示はしていないが、この巻付部材７の一部を溶接して、巻付部材７が解けないようになっている。この巻付部材７を部分的に溶接することにより、アーム５の先端部を支持部材１に固定している。そしてブラケット２の先端側の前記ガイド４にフィラメント３を通して支持する。
【００２７】
なお、帯状の巻付部材７は、アーム５の先端部を支持部材１に固定する補助的な部材であり、それは必ずしも必要ではなく、省略してもよい。また補助的な部材としての巻付部材７を設けるにしても、それは帯状だけでなく、例えば線状の巻付部材７を何周か巻いてアーム５の先端部を支持部材１に固定することも出来る。巻付部材７には、耐熱性を有する高融点金属が使用され、例えばタンタルやモリブデン等が使用される。
【００２８】
次に、図３と図４に示した実施例について説明する。図３はフィラメント３を支持する支持部材１にブラケット２を取り付ける前の分解した要部斜視図であり、図４は、支持部材１にブラケット２を取り付けた状態の要部斜視図である。
図１と図２により前述した実施例において、支持部材１は完全な円柱形の部材であり、横断面形状が円形であった。これに対し、図３と図４に示した実施例における支持部材１は円柱形の部材であるものの、取付孔２６、２６が開口した部分は平面８、８として平坦に切り欠かれた形状になっている。このように支持部材１に対向する平面８、８を設け、この部分にブラケット２とアーム５、５の先端とを当てることにより、ブラケット２が横に振れずに安定して支持することが出来る。
【００２９】
前述した図１と図２及び図３と図４の何れの実施例でも、ブラケット２は板材により形成されており、その板材の先端部に孔としてのガイド４が設けられている。このブラケット２のガイド４と反対側の端部の上下からは一体にアーム５、５が延設され、それらアーム５、５の端部が支持部材１の上下に設けられた取付孔６、６に差し込まれている。図示のアーム５、５は上下に２本設けられているが、３本以上設けてもよい。
【００３０】
次に、図５と図６に示した実施例について説明する。図５はフィラメント３を支持する支持部材１にブラケット２を取り付ける前の分解した要部斜視図であり、図６は、支持部材１にブラケット２を取り付けた状態の要部斜視図である。
図１〜図４により前述した実施例において、ブラケット２のアーム５、５は、板状のブラケット２の基端上下から突出した２本のものであったが、この図５と図６に示した実施例においては、図５に示すように、ブラケット２のアーム５は、ブラケット２の基端から一体にそのままの幅で延びている。このブラケット２のアーム５には、取付孔１０が穿孔されている。
【００３１】
図５に示すように、柱状の支持部材１の上端には、前記ブラッケト２のアーム５を差し込むための縦のスリット１３が設けられており、そのスリット１３を貫通するように横に１つの取付孔１１が設けられている。スリット１３の幅は、ブラッケト２のアーム５の厚さよりやや広く、その取付孔１１の径は前記ブラッケト２のアーム５の取付孔１０とほぼ同じである。
また別に、支持部材１の取付孔１１やブラケット２のアーム５の取付孔１０よりやや径の小さな抜止ピン１２が用意される。
【００３２】
図６に示すように、柱状の支持部材１の上端のスリット１３に前記ブラッケト２のアーム５を差し込み、それらの取付孔１０、１１を位置合わせし、そこに前記抜止ピン１２を差し込み、この抜止ピン１２の両端を押し曲げ、同抜止ピン１２の抜け止めと、前記ブラッケト２のアーム５の抜け止めを行う。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によるフィラメントサポートは、熱電子を発生させるフィラメントを加熱プレートの背面に対向して支持し、発生した熱電子を加速して加熱プレートに衝突させて加熱プレートを発熱させるものであり、蒸発皿に供給される金属微粉の蒸発用加熱物等を高温に加熱する加熱装置の熱電子放出部に適用することが出来る。
【符号の説明】
【００３４】
１  支持部材
２  ブラケット
３  フィラメント
４  ガイド
５  アーム
６  取付孔
７  巻付部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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